Ученые только что обнаружили космические лучи с невиданной ранее энергией, открыв таинственные источники, расположенные относительно близко к нашей Солнечной системе. Эти заряженные частицы, состоящие из электронов и позитронов, достигают энергии до 40 тераэлектронвольт (ТэВ), что примерно в 40 000 раз превышает энергию видимого света. Это открытие поднимает столько же вопросов, сколько дает возможностей для изучения экстремальных энергетических явлений во Вселенной.
Космические лучи — это очень высокоэнергетические частицы, которые проносятся сквозь пространство со скоростью, близкой к скорости света. Они образуются в результате одних из самых бурных событий во Вселенной: взрывов звезд, известных как сверхновые, пульсаров (быстро вращающихся нейтронных звезд) и активных черных дыр. Когда они достигают Земли, то взаимодействуют с атмосферой, образуя «ливни частиц», которые могут быть обнаружены чувствительными наземными приборами.
Однако эти лучи трудно изучать из-за их зачастую запредельной энергии и расстояний, которые они преодолевают в космосе. Эта проблема заставила астрофизиков разработать сложные инструменты, такие как обсерватория H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System), чтобы разгадать их тайны.
Расположенная в Намибии обсерватория H.E.S.S. состоит из пяти телескопов, способных сканировать верхние слои атмосферы Земли. Эти приборы регистрируют явление, известное как черенковское излучение: голубоватое свечение, возникающее, когда частицы движутся через атмосферу со скоростью, превышающей фазовую скорость света. Изучая этот сигнал, исследователи могут проследить траекторию и энергию космических лучей.
Более десяти лет телескопы H.E.S.S. накапливали данные, которые позволили ученым составить подробную карту космических лучей, падающих на Землю. Неожиданностью стало обнаружение частиц с энергией 40 ТэВ, которая никогда ранее не измерялась. Это открытие показывает, что их источники чрезвычайно мощны, но при этом находятся сравнительно недалеко: менее чем в 1000 световых лет от нас, что является незначительным расстоянием в масштабах галактики, диаметр которой составляет около 100 000 световых лет.
Визуализация телескопа H.E.S.S., фиксирующего ливни частиц, создаваемых высокоэнергетическими космическими электронами и позитронами, а также гамма-лучами.
Чтобы космический луч достиг Земли с такой энергией, он должен быть произведен источником, расположенным на небольшом расстоянии, поскольку эти частицы теряют энергию при движении через космос из-за взаимодействия со светом и магнитными полями. Поэтому исследователи считают, что эти ультраэнергетические лучи исходят от ограниченного числа источников, расположенных вблизи нашей Солнечной системы.
Среди возможных кандидатов — пульсары, быстро вращающиеся нейтронные звезды, испускающие мощные ветры частиц. Также в этом могут быть замешаны недавние сверхновые. Однако не исключена возможность существования еще неизвестных источников, что придает открытию дополнительную загадочность.
Измерение этих ультраэнергетических космических лучей — значительный шаг вперед по нескольким причинам. Во-первых, оно открывает беспрецедентный вид на экстремальные астрофизические явления, происходящие вблизи Земли. Во-вторых, это позволит нам проверить и уточнить теоретические модели производства и распространения космических лучей. Наконец, это подчеркивает важность наземных инфраструктур, таких как H.E.S.S., для изучения тех областей астрофизики, которые недоступны космическим телескопам.
Этот прорыв также открывает множество новых направлений для исследований. Астрофизики будут стремиться определить точные источники этих космических лучей. Они также попытаются понять механизмы, позволяющие этим частицам достигать таких высоких энергий. В более широком смысле это открытие поднимает вопросы об энергетических явлениях, происходящих в нашей галактической окрестности.
Читайте все последние новости астрономии на New-Science.ru
Запись Обнаружены самые мощные космические лучи из когда-либо наблюдавшихся впервые опубликована на сайте Про технологии.